SPADtek fotonlu çığ fotodetektörü
SPAD fotodedektör sensörleri ilk piyasaya sürüldüğünde, çoğunlukla düşük ışık algılama senaryolarında kullanılıyordu. Ancak, performanslarının evrimi ve sahne gereksinimlerinin gelişmesiyle birlikte,SPAD fotodedektörüSensörler, otomotiv radarları, robotlar ve insansız hava araçları gibi tüketici senaryolarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Yüksek hassasiyet ve düşük gürültü özellikleri sayesinde SPAD fotodedektör sensörü, yüksek hassasiyetli derinlik algısı ve düşük ışıkta görüntüleme elde etmek için ideal bir seçim haline gelmiştir.
PN bağlantılarına dayalı geleneksel CMOS görüntü sensörlerinin (CIS) aksine, SPAD fotodedektörün çekirdek yapısı Geiger modunda çalışan bir çığ diyotudur. Fiziksel mekanizmalar açısından bakıldığında, SPAD fotodedektörün karmaşıklığı PN bağlantı cihazlarına göre önemli ölçüde daha yüksektir. Bu durum, yüksek ters polarizasyon altında, dengesiz taşıyıcı enjeksiyonu, termal elektron etkileri ve kusur durumlarının da etkisiyle tünelleme akımları gibi sorunlara yol açma olasılığının daha yüksek olması gerçeğine yansır. Bu özellikler, SPAD fotodedektörün tasarım, proses ve devre mimarisi düzeylerinde ciddi zorluklarla karşılaşmasına neden olur.
Ortak performans parametreleriSPAD çığ fotodetektörüPiksel Boyutu (Piksel Boyutu), karanlık sayım gürültüsü (DCR), ışık algılama olasılığı (PDE), ölü zaman (DeadTime) ve tepki süresi (Response Time) parametrelerini içerir. Bu parametreler, SPAD çığ fotodedektörünün performansını doğrudan etkiler. Örneğin, karanlık sayım oranı (DCR), dedektör gürültüsünü tanımlamak için önemli bir parametredir ve SPAD'ın tek foton dedektörü olarak çalışabilmesi için bozulmadan daha yüksek bir sapmayı koruması gerekir. Işık algılama olasılığı (PDE), SPAD'ın hassasiyetini belirler.çığ fotodetektörüve elektrik alanının yoğunluğu ve dağılımından etkilenir. Ayrıca, Ölü Süre, SPAD'ın tetiklendikten sonra ilk durumuna dönmesi için gereken süredir ve bu da maksimum foton algılama oranını ve dinamik aralığı etkiler.
SPAD cihazlarının performans optimizasyonunda, çekirdek performans parametreleri arasındaki kısıt ilişkisi büyük bir zorluktur: örneğin, piksel minyatürleştirme doğrudan PDE zayıflamasına yol açar ve boyut minyatürleştirmenin neden olduğu kenar elektrik alanlarının yoğunlaşması da DCR'de keskin bir artışa neden olur. Ölü zamanın azaltılması, darbe sonrası gürültüyü tetikleyecek ve zaman titreşiminin doğruluğunu bozacaktır. Son teknoloji çözüm, DTI/koruma döngüsü (çapraz konuşmayı bastırma ve DCR'yi azaltma), piksel optik optimizasyonu, yeni malzemelerin tanıtımı (kızılötesi tepkiyi artıran SiGe çığ katmanı) ve üç boyutlu yığılmış aktif söndürme devreleri gibi yöntemlerle belirli bir düzeyde işbirlikçi optimizasyon sağlamıştır.
Gönderi zamanı: 23 Temmuz 2025